laporan fisika kalorimeter - copy
DESCRIPTION
Fisika KalorimeterTRANSCRIPT
Laporan Akhir Praktikum Fisika
BAB I
PENDAHULUAN
I.I Tujuan Percobaan
Setelah mengikuti praktikum ini, mahasiswa diharapkan:
1. Mampu menentukan kalor lebur es
2. Mampu menentukan panas jenis suatu benda berdasarkan Azas Black
I.II Alat-alat Percobaan
1. Satu set kalorimeter dan pengaduknya
2. Thermometer
3. Stopwatch
4. Bongkah es batu secukupnya
5. Benda yang akan diukur kalor jenisnya
6. Neraca teknis
1
Laporan Akhir Praktikum Fisika
BAB II
PEMBAHASAN
II.1 Teori Dasar
Apabila dua benda yang berlainan temperaturnya disentuhkan, maka benda
yang lebih panas akan memberikan sebagian panasnya kepada benda yang lebih
rendah temperaturnya, sampai akhirnya dicapailah temperatur akhir yang sama
(keseimbangan temperatur).
Satuan yang dipakai pada perpindahan panas adalah kalori, yang
didefinisikan sebagai “Jumlah panas yang dibutuhkan oleh setiap 1 gram air untuk
menaikkan temperatur 1oC”.
Apabila ke dalam kalorimeter yang berisi air dimasukkan benda yang
berbeda temperaturnya (misal lebih panas), akan terjadi aliran panas dari benda ke
kalorimeter dan air.
Setelah dicapai keadaan setimbang, maka :
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = W3 c3 (T3 – T4) (1)
Dimana :
W1, W2, W3 = Berat kalorimeter, berat air, dan berat benda
C1, c2, c3 = Kalor jenis kalorimeter, air, dan benda
T1, T2, T3 = Temperatur awal kalorimeter, air, dan benda
T4 = Temperatur akhir kalorimeter, air, dan benda setelah
dicapai kesetimbangan
2
Laporan Akhir Praktikum Fisika
Bila yang dimasukkan ke dalam kalorimeter tersebut adalah bongkah es
yang kalor leburnya P, berat G, maka persamaan (1) menjadi :
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = P G – W3 c3 (T3 – T4) (2)
II.1 Teori Tambahan
Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor jenis suatu zat. Salah satu
bentuk kalorimeter adalah kalorimeter campuran. Kalorimeter ini terdiri dari
sebuah bejana logam kalor jenisnya diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan
didalam bejana lain yang agak lebih besar. Kedua bejana dipisahkan oleh bahan
penyekat misalkan gabus atau wol. Kegunaan bejana luar adalah sebagai isolator
agar pertukaran kalor dengan sekitar kalorimeter dapat dikurangi.
Kalorimeter juga dilengkapi dengan batang pengaduk. Pada waktu zat
dicampurkan didalam kalorimeter, air dalam kalorimeter perlu diaduk agar
diperoleh suhu merata sebagai akibat pencampuran dua zat yang suhunya berbeda.
Asas penggunaan kalorimeter adalah Asas Black. Setiap dua benda atau lebih
dengan suhu berbeda dicampurkan maka benda yang bersuhu lebih tinggi akan
melepaskan kalornya, sedangkan benda yang bersuhu lebih rendah akan menyerap
kalor hingga mencapai keseimbangan yaitu suhunya sama. Pelepasan dan
penyerapan kalor ini besarnya harus imbang. Kalor yang dilepaskan sama dengan
kalor yang diserap sehingga berlaku hukum kekekalan energi. Pada sistem
tertutup, kekekalan energi panas (kalor) ini dapat dituliskan sebagai berikut :
Q lepas = Q terima
Dengan Q = m . c. ∆t
Dengan :
Q = banyaknya kalor yang diperlukan (J)
m = massa suatu zat yang diberi kalor (kg)
c = kalor jenis zat (J/kgoC)
3
Laporan Akhir Praktikum Fisika
∆t = kenaikan/perubahan suhu zat (oC)
C = kapasitas kalor suatu zat (J/oC)
Pertukaran energi kalor merupakan dasar teknik yang dikenal dengan
nama kalorimetri, yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pertukaran kalor.
Untuk melakukan pengukuran kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu
zat digunakan kalorimeter. Salah satu kegunaan yang penting dari kalorimeter
adalah dalam penentuan kalor jenis suatu zat. Pada teknik yang dikenal sebagai
“metode campuran”, suatu sampel zat dipanaskan sampai temperatur tinggi yang
diukur dengan akurat, dan dengan cepat ditempatkan pada air dingin kalorimeter.
Kalor yang hilang pada sampel tersebut akan diterima oleh air dan kalorimeter.
Dengan mengukur suhu akhir campuran tersebut, maka dapat dihitung kalor jenis
zat tersebut.
Zat yang ditentukan kalor jenisnya dipanasi sampai suhu tertentu. Dengan
cepat zat itu dimasukkan kedalam kalorimeter yang berisi air dengan suhu dan
massa yang sudah diketahui. Kalorimeter diaduk sampai suhunya tidak berubah
lagi. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi, kalor jenis yang dimasukkan
dapat dihitung.
4
Laporan Akhir Praktikum Fisika
BAB III
Langkah Percobaan
III.1 Kalor Lebur Es
1. Menimbang bejana kalorimeter dan bejana pengaduknya dengan
ketelitian yang maksimal. Bila pada pengaduk terdapat gagang yang
terbuat dari bahan lain, maka dilepas terlebih dahulu
2. Mengisikan air ke dalam bejana kalorimeter sampai kurang lebih ¾
nya. Lalu bejana kalorimeter dan pengaduk yang telah berisi air
ditimbang dengan teliti.
3. Memasukkan kalorimeter ke dalam bejana pelindung lalu ditutup.
Termometer dipasangkan , sehingga hanya bola yang erisi air raksa saja
yang tercelup dengan air. Jangan terlalu dekat dengan dasar bejana,
diamkan sebentar sambil dibaca suhunya dan ditimbang beratnya.
4. Mengambil beberapa bongkah batu es, lalu ditimbang dengan neraca
teknis.
5. Bongkahan batu es tersebut dimasukkan ke dalam bejana kalorimeter,
lalu ditutup beserta thermometernya dengan hati-hati. Sambil diaduk,
suhunya dibaca setiap 30 detik sampai suhu tidak mengalami perubahan
lagi.
6. Menimbang berat akhir kalorimeter.
III.2 Campuran Air dengan Air Panas
1. Kalorimeter dengan pengaduknya dikosongkan lalu dikeringkan.
2. Menimbang bejana kalorimeter dan pengaduknya.
3. Mengisikan air ke dalam bejana kalorimeter sampai kurang kebih ¼
nya. Lalu bejana kalorimeter dan pengaduk yang telah berisi air
ditimbang dengan teliti.
4. Kalorimeter dimasukkan ke dalam bejana pelindung lalu ditutup.
Termometer dipasang, sehingga hanya bola yang berisi air raksa saja
5
Laporan Akhir Praktikum Fisika
yang tecelup dalam air. Jangan terlalu dekat dengan dasar bejana,
diamkan sebentar sambil dibaca suhunya dan ditimbang beratnya.
5. Mengambil gelas kimia, dikeringkan, lalu ditimbang beratnya.
6. Gelas kimia diisi dengan air, kemudian ditimbang berat keseluruhan
gelas dan air.
7. Gelas kimia berisi air dipanaskan hingga mendidih. Suhu air dicatat.
8. Memasukkan air panas ke dalam kalorimeter, lalu kalorimeter beserta
termometer ditutup dengan hati-hati. Sambila diaduk, suhu nya dibaca
setiap 30 detik sampai suhu tidak mengalami perubahan lagi.
9. Menimbang berat akhir kalorimeter.
III.3 Kalor Jenis Benda
1. Kalorimeter dengan pengaduknya dikosongkan lalu dikeringkan.
2. Menimbang bejana kalorimeter dan pengaduknya.
3. Mengisikan air ke dalam bejana kalorimeter sampai kurang kebih ¼
nya. Lalu bejana kalorimeter dan pengaduk yang telah berisi air
ditimbang dengan teliti.
4. Kalorimeter dimasukkan ke dalam bejana pelindung lalu ditutup.
Termometer dipasang, sehingga hanya bola yang berisi air raksa saja
yang tecelup dalam air. Jangan terlalu dekat dengan dasar bejana,
diamkan sebentar sambil dibaca suhunya dan ditimbang beratnya.
5. Menimbang massa benda yang akan diukur kalor jenisnya dengan
neraca teknis.
6. Mengisi gelas kimia dengan air, kemudian memasukkan benda dan
memanaskan gelas hingga air mendidih. Suhu air yang mendidih dicatat
(sama dengan suhu benda).
7. Memasukkan benda tadi ke dalam kalorimeter. Kalorimeter ditutup
beserta termometernya dengan hati-hati. Sambil diaduk suhunya dibaca
setiap 30 detik sampai suhu tidak mengalami perubahan lagi.
8. Menimbang berat akhir kalorimeter.
9. Langkah 2-8 diulangi dengan benda yang berbeda.
6
Laporan Akhir Praktikum Fisika
BAB IV
Analisa Data
IV.1 Data Pecobaan
Percobaan 1
W1 = Berat kalorimeter kosong : 125,54 g
W2 = Berat Air (3/4) : 181,00 g
W3 = Berat Es : 50,80 g
c1 = 0,205 Kal/goC
c2 = 1,000 Kal/goC
c3 = ?
Berat (gram) Suhu (oC)
W1 125,54 T1 27
W2 181,00 T2 26,5
W3 50,80 T3
T4
4
14,8
Perubahan suhu setiap 10 detik
No t (detik) Suhu (oC)
1 10 22
2 20 19
3 30 15
4 40 14
5 50 14
6 60 13,5
7 70 13
8 80 13
9 90 12,5
7
Laporan Akhir Praktikum Fisika
10 100 12
Percobaan 2
W1 = Berat kalorimeter kosong : 109,14 g
W2 = Berat Air (3/4) : 228,94 g
W3 = Berat Air Panas : 57,68 g
c1 = 0,205 Kal/goC
c2 = 1,000 Kal/goC
c3 = ?
Berat (gram) Suhu (oC)
W1 109,14 T1 26
W2 338,08 T2 26
W3 395,76 T3
T4
68
37
Perubahan suhu setiap 10 detik
No t (detik) Suhu (oC)
1 10 36
2 20 37
3 30 37
4 40 37
5 50 37
6 60 37
7 70 37
8 80 37
9 90 37
10 100 37
8
Laporan Akhir Praktikum Fisika
Percobaan 3
W1 = Berat kalorimeter kosong : 109,14 g
W2 = Berat Air (3/4) : 133,34 g
W3 = Berat Benda : 63,80 g
c1 = 0,205 Kal/goC
c2 = 1,000 Kal/goC
c3 = ?
Berat (gram) Suhu (oC)
W1 109,14 T1 26
W2 242,48 T2 34
W3 306,28 T3
T4
93
37
Perubahan suhu setiap 10 detik
No t (detik) Suhu (oC)
1 10 41
2 20 39
3 30 37
4 40 37
5 50 37
6 60 37
7 70 37
8 80 37
9 90 37
10 100 37
9
Laporan Akhir Praktikum Fisika
IV.2 Analisa Matematis
Percobaan 1
Besarnya kalor lebur es (P) dengan menggunakan persamaan (2)
Mencari c3 (Kalor Jenis es)
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = W3 c3 (T3 – T4)
125,54 . 0,205 (14,8-27) + 181 . 1,000 (14,8-26,5) = 50,80 . c3 (4-14,8)
25,7357 (12,2) + 181 (10,7) = 50,80 c3 (10,8)
313,9755 + 1936,7 = 548,64 c3
2250,6755 = 548,64 c3
c3 = 2250,6755
548,64
= 4,1023 Kal/goC
Mencari P (Kalor Lebur Es)
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = P G – W3 c3 (T3 – T4)
125,54 . 0,205 (14,8-27) + 181 . 1,000 (14,8-26,5) = P . 50,80 – 50,80 . 4,1023
(4-14,8)
25,7357 (12,2) + 181 (10,7) = 50,80P - 208,39684 (10,8)
313,9755 + 1936,7 = 50,80P – 2250,6859
2250,6755 = 50,80P – 2250,6859
10
Laporan Akhir Praktikum Fisika
2250,6755 + 2250,6859 = 50,80P
4501,3614 = 50,80P
P = 4501,3614
50,80
= 88,6095 oC
Percobaan 2
Kalor Jenis Campuran Air Dengan Air Panas
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = W3 c3 (T3 – T4)
109,14 . 0,205 (37-26) + 228,94 . 1,000 (37-26) = 57,68 . c3 (68-37)
22,3737 (11) + 228,94 (11) = 57,68 c3 (31)
246,1107 + 2518,34 = 1784,98 c3
2764,4507 = 1784,98 c3
c3 = 2764,4507
1784,98
c3 = 1,5487 Kal/goC
Percobaan 3
Kalor Jenis Benda
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = W3 c3 (T3 – T4)
11
Laporan Akhir Praktikum Fisika
109,14 . 0,205 (37-26) + 133,34 . 1,000 (37-34) = 63,80 . c3 (93-37)
22,3737 (11) + 133,34 (3) = 63,80 c3 (56)
246,1107 + 400,02 = 3572,8 c3
646,1307 = 3572,8 C3
C3 = 646,1307
3572,8
C3 = 0,1808 Kal/goC
IV.3 Analisa Teoritis
Pembuktian hasil percobaan dengan metoda Azaz Black
∑Q yang dilepas = ∑Q yang diserap
Q Kalorimeter (1) + Q Air (2) = Q Es (3)
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = W3 c3 (T3 – T4)
125,54 . 0,205 (14,8-27) + 181 . 1,000 (14,8-26,5) = 50,80 . 4,1023 (4-14,8)
25,7357 (12,2) + 181 (10,7) = 208,3968 (10,8)
313,9755 + 1936,7 = 2250,6859
2250,6755 = 2250,8659
Ketelitian atau ketepatan antara ∑Q yang dilepas dan ∑Q yang diserap
dipengaruhi oeleh ketelitian dalam penimbangan, dimana semakin teliti atau
semakin akurat kita menimbang maka hasil yang didapat pun akan semakin
mendekati tepat.
12
Laporan Akhir Praktikum Fisika
BAB IV
Kesimpulan
Dari ketiga percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
Percobaan 1
Kalor jenis es adalah 4,1023 Kal/goC
Kalor lebur es adalah 88,6095 oC
Percobaan 2
Kalor jenis campuran air dengan air panas adalah 1,5487 Kal/goC
Percobaan 3
Kalor jenis benda adalah 0,1808 Kal/goC
Terbukti kebenaran Asas Black
13
Laporan Akhir Praktikum Fisika
DAFTAR PUSTAKA
Halliday, Resnick, Silaban, dan Sucipto, Fisika, Erlangga
Sears, Zernansky, University Physics
Sutrisno, Gie, Seri Fisika Dasar, Penerbit ITB
http://informasifisika.blogspot.com/2011/02/kalori-meter.html?m=1
14
Laporan Akhir Praktikum Fisika
LAMPIRAN
Grafik Perubahan Suhu Campuran Dalam Kalorimeter
1. Percobaan 1
0 20 40 60 80 100 1200
5
10
15
20
25
Suhu (oC)
Suhu (oC)
2. Percobaan 2
15
Laporan Akhir Praktikum Fisika
0 20 40 60 80 100 12035.4
35.6
35.8
36
36.2
36.4
36.6
36.8
37
37.2
Suhu (oC)
Suhu (oC)
3. Percobaan 3
0 20 40 60 80 100 12035
36
37
38
39
40
41
42
Series2
16